Bioelectricidad

Estudia potenciales, corrientes y transporte iónico en membranas y tejidos biológicos.

Contexto conceptual

La bioelectricidad aparece cuando una membrana separa cargas y concentraciones iónicas. La célula no es un cable metálico, pero sí un sistema eléctrico capaz de almacenar carga, conducir corrientes selectivas y responder a estímulos. El $V_m$ refleja la diferencia eléctrica entre interior y exterior, mientras que la $I_ion$ describe el transporte neto de carga por una especie. La pregunta central no es solo cuánto vale esa corriente, sino por qué cambia cuando varían el voltaje y la apertura de los canales. Para responderla hay que distinguir fuerza impulsora, $g_ion$, equilibrio electroquímico y respuesta capacitiva.

🟢 Nivel esencial

La $I_ion$ depende de dos ideas sencillas. Primero, debe existir una diferencia entre el $V_m$ y el $E_ion$ del ion.

Esa diferencia actúa como fuerza impulsora: cuanto más separados estén ambos potenciales, mayor tendencia habrá al flujo neto. Segundo, el canal debe permitir el paso. Esa facilidad se resume en la $g_ion$. Un canal muy conductivo deja circular más carga que uno casi cerrado bajo la misma fuerza impulsora. El signo de la corriente indica el sentido convencional del transporte de carga y cambia cuando el $V_m$ cruza el $E_ion$. Ese cruce funciona como una frontera física entre dos sentidos netos posibles. Además, si el voltaje cambia con rapidez, aparece una $I_C$ porque la $C_m$ almacena o libera carga. Por eso una señal celular combina transporte iónico y carga eléctrica transitoria. En la práctica, observar cómo cambia esta corriente al variar el voltaje permite inferir, sin necesidad todavía de fórmulas, cuántos canales están abiertos y qué tan fuerte es el impulso electroquímico en cada instante.

🔵 Nivel formal

Fórmulas básicas

El modelo óhmico relaciona la $I_ion$ con la $g_ion$, el $V_m$ y el $E_ion$:

Corriente iónica de membrana

La diferencia entre ambos potenciales es la fuerza impulsora electroquímica. Si el $V_m$ coincide con el $E_ion$, la corriente neta de esa especie se anula. En una gráfica de $I_ion$ frente a $V_m$, la pendiente es la $g_ion$ y el cruce por cero identifica el $E_ion$.

Preguntas reales del alumno

¿Una corriente cero significa que no se mueven iones? No. Significa que el flujo neto de carga es cero; pueden existir movimientos opuestos compensados.

¿Por qué el potencial de reposo no coincide siempre con un $E_ion$? Porque el reposo suele depender de varias especies iónicas y de sus conductancias relativas.

¿Una pendiente mayor siempre significa más canales? No necesariamente. Puede indicar más canales abiertos, mayor conductancia individual o ambos efectos.

¿La $I_C$ atraviesa la membrana? No en el mismo sentido que una corriente iónica. Representa acumulación y liberación de carga en las superficies de la membrana.

¿Por qué se usa kelvin en Nernst? Porque la relación termodinámica necesita $T$, no una escala desplazada como Celsius.

Síntesis final

La $I_ion$ surge de la combinación entre fuerza impulsora y $g_ion$. El $E_ion$ fija el punto de corriente nula, mientras la $C_m$ y la $R_m$ gobiernan la respuesta temporal. Leer bien signos, unidades y límites del modelo permite convertir una fórmula en una interpretación física completa.